Regeneración de absorbente mejorada.

Un procedimiento de regeneración de un absorbente rico que tiene CO2 absorbido,

para proporcionar unabsorbente regenerado o pobre y CO2, comprendiendo el procedimiento las etapas de

a) introducir una corriente de absorbente rico en el interior de una columna de regeneración (8) en la que elabsorbente fluye en sentido descendente y en contracorriente con el vapor generado por medio de calentamientodel absorbente pobre en un calderín (11) en la base de la columna de regeneración (8),

b) extraer CO2 liberado y vapor procedente de la parte superior de la columna (8) y separación del CO2 sometidoa extracción y vapor para proporcionar una corriente de CO2 que se retira, y agua condensada que se recicla alinterior de la columna de regeneración (8),

c) extraer absorbente pobre o regenerado procedente de la base de la columna (8),

d) vaporizar de forma instantánea el absorbente pobre sometido a extracción para producir una fase gaseosaque se comprime y se re-introduce en el interior de la columna de regeneración (8), y una fase de absorbentepobre líquido,

e) calentar el absorbente rico por medio de un primer intercambio de calor frente al absorbente pobre líquidovaporizado de forma instantánea,

f) calentar el absorbente rico una vez que se ha sometido a intercambio de calor frente al absorbente pobre pormedio de intercambio de calor frente a un medio térmico que tiene una temperatura de entrada menor de 130 ºC, e

g) introducir el absorbente rico caliente en la columna de regeneración (8).

Regeneración de absorbente mejorada

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la captura de CO2 de una mezcla gaseosa. Más específicamente, la presente invención se refiere a la captura de CO2 de un gas que contiene CO2, tal como un gas de combustión procedente de la combustión de material carbonáceo o de otros procedimientos que liberan CO2. Del modo más específico, la presente invención se refiere a un procedimiento mejorado y una planta para la regeneración de un absorbente de CO2 en un procedimiento y una planta para la captura de CO2.

Antecedentes La creciente combustión de combustibles fósiles, tales como carbón, gas natural y petróleo durante los últimos siglos ha dado como resultado un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera. La creciente concentración de CO2 ha causado preocupación debido al efecto invernadero provocado por CO2. Se piensa que el efecto invernadero ya ha provocado al menos algunos de los cambios de clima que se han observado durante las últimas décadas y, de acuerdo con los modelos de simulación, se piensa que provocará más cambios y cambios potencialmente dramáticos en el clima del planeta Tierra.

Esto ha provocado una llamada de acción de científicos, especialistas en medio ambiente y políticos del mundo, con el fin de estabilizar o incluso reducir la liberación de CO2 a la atmósfera procedente de la combustión de combustibles fósiles. Esto se puede lograr por medio de captura y deposición segura de CO2 procedente del gas de combustión de plantas térmicas de generación de energía y otras plantas en las cuales se somete a combustión el combustible fósil.

Se puede inyectar el CO2 capturado en formaciones subterráneas tales como acuíferos, pozos petrolíferos para una mejor recuperación de petróleo o en pozos de gas y petróleo agotados para deposición. Los ensayos indican que CO2 permanece en la formación subterránea durante miles de años y no se libera a la atmósfera.

La captura de CO2 procedente de un gas por medio de absorción se conoce bien y se ha usado durante décadas, por ejemplo, para la retirada de CO2 (y otros gases ácidos) procedentes de gas natural producido en los campos de gas. Los absorbentes usados o sugeridos en la técnica anterior han sido diferentes soluciones alcalinas acuosas, tales como carbonato de potasio, véase por ejemplo el documento US 5.528.811, y diferentes aminas, véase por ejemplo el documento US 4.112.051, el documento US 4.397.660 y el documento US 5.061.465. La separación de CO2 procedente de gas de combustión procedente de plantas térmicas de generación de energía por medio de una solución de amina se conoce por ejemplo por el documento US 4.942.734.

Lo que resulta común para esta solución de captura de CO2 es que la mezcla de gases objeto de separación se introduzca en contracorriente sobre el adsorbente acuoso en una columna de absorbedor. El gas que abandona la columna de absorbedor es CO2 agotado (o gas ácido agotado) , mientras el CO2 (u otro gas ácido) abandona la columna de absorbedor junto con el absorbente. El absorbente se regenera en la columna de regenerador y es devuelto a la columna de absorbedor. La amina se regenera por medio de separación de la solución de amina con el vapor en la columna de regeneración. El vapor se genera en el calderín en la base de la columna.

Como se ha ilustrado anteriormente, CO2 como tal se conoce bien en la técnica. No obstante, existe una necesidad de varias mejoras en el procedimiento de captura de CO2 para hacer que las plantas térmicas de generación de energía carentes de CO2 o con bajas emisiones de CO2 sean rentables.

Las plantas para capturar CO2 son construcciones relativamente grandes, complejas y costosas. Por tanto, resulta deseable reducir el tamaño, complejidad y coste de las mismas.

La captura de CO2 se lleva a cabo a costa de la eficiencia de una planta termoeléctrica de generación de energía que utiliza combustible fósil, de manera que se reduce el rendimiento de energía eléctrica y/o el calor de temperatura media procedente de una planta termoeléctrica de generación de energía. La menor eficiencia en comparación con una planta tradicional hace que estas instalaciones sean menos rentables. Por tanto se pretenden mejoras en cuanto a eficiencia, es decir, la reducción del coste energético en el procedimiento de captura de CO2.

Los absorbentes actualmente preferidos son soluciones acuosas de diferentes aminas. Las aminas comúnmente usadas son alcanol aminas, tales como por ejemplo, dietanol amina, mono metil etanolamina, aminoetil etanolamina, 2- (metilamino) etanol, MDEA así como también otras aminas conocidas por el experto en la materia. La absorción de CO2 sobre los absorbentes de amina es una reacción reversible y exotérmica. Por consiguiente, se debe suministrar calor a la columna de regenerador para invertir la absorción y liberar el CO2.

El calor suministrado a la columna de regenerador de acuerdo con el estado de la técnica, se suministra en el calderín en el que se calienta el absorbente hasta una temperatura normalmente de aproximadamente 120 a 130 ºC. Se puede calentar al absorbente en el calderín por medio de una fuente de calentamiento eléctrica, pero de la

manera más común por medio de un medio térmico, tal como por ejemplo, vapor de temperatura media. El calderín es el principal consumidor de la energía térmica de temperatura media en el ciclo de absorción/desorción para la captura de CO2. Una reducción de la demanda de energía térmica de temperatura media mejoraría la rentabilidad del procedimiento de captura de CO2.

Los documentos GB 2.195.916 y US 4.160.810 describen ambos el enfriamiento de un absorbente pobre que abandona el regenerador por medio de vaporización instantánea y se separa en una corriente líquida que se introduce en el interior del absorbedor, y una fase gaseosa que se reintroduce en el regenerador. Se estimula la presión de la fase gaseosa bien por medio de un eyector como se describe en el documento GB 2.195.916 o bien por medio de un compresor como se describe en el documento US 4.160.810.

El documento EP 1.736.231 se refiere a un aparato y un procedimiento para recuperar CO2 de una mezcla de gas que tiene una configuración básica de acuerdo con los principios descritos anteriormente. Se proporcionan dos intercambiadores de calor para calentar el absorbedor rico antes de la introducción en el interior del regenerador, un primer intercambiador de calor que calienta el absorbente rico frente a absorbente pobre procedente del regenerador, y un segundo intercambiador de calor, que calienta el absorbente rico de manera adicional frente al condensado procedente del calderín. El uso del condensado procedente del calderín para calentar el absorbente rico reduce la pérdida de calor del calentamiento del calderín a medida que se usa una parte más grande de calor procedente del vapor para el calderín.

Tanto el documento CA 2.559.744 como el EP 1.543.874 describen procedimientos y plantas para la captura de CO2 en los que se captura CO2 procedente de un gas que contiene CO2 por medio de flujo en contracorriente con respecto a un absorbente líquido en un absorbedor, para producir un absorbente rico, y en el que el absorbente rico se separa frente a vapor en un regenerador para liberar CO2 que posteriormente se trata, y para regenerar el absorbente líquido que se recicla en forma de absorbente regenerado o pobre hasta el absorbedor. El absorbente rico objeto de regeneración se calienta frente al absorbente pobre que abandona el absorbente en un intercambiador de calor.

La pérdida de calor en el ciclo de absorción y regeneración del procedimiento de captura de CO2, es, no obstante, todavía demasiada elevada y aún se pretenden plantas y procedimientos mejorados.

Un objetivo de la presente invención es, de este modo, obtener una reducción del ciclo de trabajo del calderín, y de este modo una reducción en la demanda de energía de temperatura media, tal como un vapor de temperatura media.

Breve descripción de la invención De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para la regeneración de un absorbente rico que tiene CO2 absorbido, para proporcionar un absorbente regenerado o pobre, y CO2, comprendiendo el procedimiento las etapas de a) introducir una corriente de absorbente rico en el interior de una columna de regeneración en la que el absorbente fluye en sentido descendente y en contracorriente con el vapor generado por medio de calentamiento del absorbente pobre en un calderín en la base de la columna de regeneración, b) extraer CO2 liberado y vapor procedente de la parte superior de la columna y separación del CO2... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de regeneración de un absorbente rico que tiene CO2 absorbido, para proporcionar un absorbente regenerado o pobre y CO2, comprendiendo el procedimiento las etapas de

a) introducir una corriente de absorbente rico en el interior de una columna de regeneración (8) en la que el absorbente fluye en sentido descendente y en contracorriente con el vapor generado por medio de calentamiento del absorbente pobre en un calderín (11) en la base de la columna de regeneración (8) , b) extraer CO2 liberado y vapor procedente de la parte superior de la columna (8) y separación del CO2 sometido a extracción y vapor para proporcionar una corriente de CO2 que se retira, y agua condensada que se recicla al interior de la columna de regeneración (8) , c) extraer absorbente pobre o regenerado procedente de la base de la columna (8) , d) vaporizar de forma instantánea el absorbente pobre sometido a extracción para producir una fase gaseosa que se comprime y se re-introduce en el interior de la columna de regeneración (8) , y una fase de absorbente pobre líquido, e) calentar el absorbente rico por medio de un primer intercambio de calor frente al absorbente pobre líquido vaporizado de forma instantánea, f) calentar el absorbente rico una vez que se ha sometido a intercambio de calor frente al absorbente pobre por medio de intercambio de calor frente a un medio térmico que tiene una temperatura de entrada menor de 130 ºC , e g) introducir el absorbente rico caliente en la columna de regeneración (8) .

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fase gaseosa comprimida se mezcla con agua para enfriar y saturar la fase gaseosa con vapor antes de introducir la fase gaseosa comprimida en la columna de regeneración (8) .

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la fase gaseosa comprimida se enfría hasta una temperatura de 120 a 130 ºC, antes de la introducción en la columna de regeneración (8) .

4. Un procedimiento para capturar CO2 de un gas que contiene CO2, que comprende la introducción de un absorbente líquido pobre y el gas que contiene CO2 en un absorbedor (3) en el que se hace fluir el gas que contiene CO2 en contracorriente con respecto al absorbente pobre para producir un absorbente rico y una corriente de gas desprovisto de CO2, liberando el gas desprovisto de CO2 en los alrededores, extrayendo el absorbente rico del absorbedor (3) , en el que el absorbente rico se regenera para proporcionar una corriente de CO2 y un absorbente pobre de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la fase gaseosa se mezcla con agua para enfriar y saturar la fase gaseosa con vapor antes de la introducción en la columna de regeneración (8) .

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la fase gaseosa comprimida se enfría hasta una temperatura de 120 a 130 ºC, antes de la introducción en la columna de regeneración (8) .

7. Un regenerador para un absorbente líquido para CO2 que comprende una columna de regeneración (8) , una tubería (5) de absorbente rico para la introducción de absorbente rico en la columna de regeneración (8) , un medio de extracción (10) para la extracción de adsorbente pobre procedente de la parte inferior de la columna de regeneración (8) , un calderín (11) para calentar una parte del absorbente extraído antes de la re-introducción en la columna de regeneración para la producción de vapor que se re-introduce en la columna, una tubería (4) de absorbente pobre para reciclar una parte del absorbente extraído gracias el medio de extracción (10) hasta un absorbedor, un intercambiador de calor (7) para calentar el absorbente rico frente al absorbente pobre extraído y un intercambiador de calor (20) para calentar adicionalmente el absorbente rico caliente frente a una fuente térmica de baja temperatura antes de que el gas rico entre en el regenerador, una tubería (9) de extracción de gas para la extracción de CO2 y vapor procedentes de la parte superior de la columna de regeneración, y un medio de separación (14, 15, 19, 45) para separar el gas extraído de la parte superior de la columna de regeneración en una corriente de CO2 que se exporta desde el regenerador, y agua que se recicla hasta la columna de regeneración (8) , caracterizado porque en 33 comprende adicionalmente un medio (31, 32) de vaporización instantánea, una tubería

(33) de extracción de vapor que conecta dicho medio de vaporización instantánea con un compresor (34) para la compresión de una fase gaseosa extraída, una tubería (37) para inyectar la fase gaseosa comprimida en el interior de la columna de regeneración (8) , y una tubería (4) de absorbente pobre que conecta el medio de vaporización instantánea con el intercambiador de calor (7) , por que se dispone un des-supercalentador (36) entre el compresor (34) y la columna de regeneración (8) , de forma que el vapor comprimido se enfría en el des-supercalentador (36) y se satura con vapor por medio de la introducción de agua, y porque se proporciona una tubería (38) desde el medio de separación (14, 15, 16, 17, 18) para conducir el agua desde el medio de separación hasta el des-supercalentador (36) .

8. El regenerador de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el medio (31, 32) de vaporización instantánea comprende una válvula (31) de vaporización instantánea y un recipiente (32) de vaporización instantánea.

9. Una planta para capturar CO2 procedente de un gas que contiene CO2, que comprende un medio para introducir un absorbente líquido pobre y el gas que contiene CO2 en el interior de un absorbedor, en el que el absorbente y el gas que contiene CO2 se hacen fluir en contracorriente para producir un flujo de gas desprovisto de CO2 y un absorbente rico, un medio para liberar el flujo de gas desprovisto de CO2 en los alrededores, un medio para extraer el absorbente rico y para introducir el absorbente rico en un regenerador de acuerdo con la reivindicación 7.

10. La planta de la reivindicación 9, en la que el medio (31, 32) de vaporización instantánea comprende una válvula

(31) de vaporización instantánea y un recipiente (32) de vaporización instantánea.